KR102577022B1 - 활성 가스 생성 장치 - Google Patents

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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수종의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그리고, 본 발명에 있어서, 고전압측 전극 구성부(1A)는, 유전체 전극(111)과, 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성된 금속 전극(101H, 101L)으로 구성된다. 유전체 전극(111)은, X 방향을 따라 막 두께가 연속적으로 변화한 구조로 되어 있다. 즉, 유전체 전극(111)의 우측 단부의 막 두께는 두께 dA1로 설정되고, 좌측 단부의 막 두께는 두께 dB1(>dA1)로 설정되고, X 방향을 따라 우측 단부로부터 좌측 단부에 걸쳐 연속적으로 두꺼워진다.

Description

활성 가스 생성 장치
본 발명은 고압 유전체 전극과 접지 유전체 전극을 평행으로 설치하여, 양쪽 전극 사이에 고전압을 인가하고, 방전을 발생시킨 에너지로 활성 가스를 얻는 활성 가스 생성 장치에 관한 것이다.
종래의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 세라믹 등의 유전체 전극에 Au막 등의 금속 전극을 성막 처리하여 전극 구성부로 하고 있는 장치가 있다. 이러한 장치에서는, 전극 구성부에 있어서 유전체 전극이 메인이며, 거기에 형성되어 있는 금속 전극은 종속적인 것으로 되어 있다.
상술한 활성 가스 생성 장치는, 반도체 제조에 필요한 활성 가스를 평행 평판 방식의 유전체 배리어 방전을 대기압보다 낮은 압력 분위기 하에서 발생시키고, 생성된 활성 가스를, 본 장치보다 감압 하의 환경으로 되어 있는 후단의 장치에 공급하는 장치이다. 후단의 장치로서 예를 들어 성막 처리 챔버가 고려된다.
상기 성막 처리 챔버 내에 있어서, 대형 기판의 성막 처리를 가능하게 하기 위해, 유전체 전극을 대형 직사각 형상으로 하여 복수의 가스 분출 구멍을 마련하고, 복수의 가스 분출 구멍으로부터 활성 가스를 발생시키는 활성 가스 생성 장치가 필요하게 된다. 이러한 활성 가스 생성 장치는, 예를 들어 특허문헌 1 혹은 특허문헌 2에 개시되어 있다.
또한, 복수의 가스 분출 구멍에 있어서, 각 가스 분출 구멍으로부터의 활성 가스 농도를 변화시키는 방법을 채용한 활성 가스 생성 장치로서, 특허문헌 3에 개시된 방전 발생기가 있다. 이 방전 발생기에서는, n개의 소형 방전 셀에 대하여, n상 인버터 전원 장치에서 각각 개별적으로 방전 제어를 실시하고 있다. 이 방전 발생기가 갖는 전원 장치 자체는 1개이지만, 교류 고전압의 위상을 변화시킴으로써, n개의 소형 방전 셀별로 방전 상태를 변화시키는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 방전 발생기에서는, 가스 분출 구멍마다 활성 가스 농도에 농담을 주는 것이 가능하며, 한편, 전원 장치는 1개여도 된다고 하는 특징을 갖고 있다.
국제 공개 제2018/104988호 국제 공개 제2017/126007호 국제 공개 제2016/067380호
복수의 가스 분출 구멍으로부터 활성 가스를 발생시키는 종래의 활성 가스 생성 장치를 이용하는 경우를 생각한다. 이 경우, 활성 가스는 복수의 가스 분출 구멍으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하게 된다.
이때, 당해 활성 가스 생성 장치의 후단에 설치하는 성막 처리 챔버의 구조에 따라서는, 복수의 부분 활성 가스 사이에 있어서, 활성 가스 농도에 농담을 줄 필요성이 생겨 왔다.
복수의 부분 활성 가스 사이에서 활성 가스 농도에 변화를 마련하기 위한 가장 간이한 방법으로서, 이하에서 설명하는 제1 활성 가스 발생 방법이 있다.
제1 활성 가스 발생 방법은, 적어도 하나의 분출 구멍을 갖는 활성 가스 발생기를 복수 준비하고, 복수의 활성 가스 발생기를 성막 처리 챔버의 전단에 설치하여, 복수의 활성 가스 발생기를 각각 독립적으로 방전 제어하는 방법이다.
이 제1 활성 가스 발생 방법을 채용하는 경우, 복수의 활성 가스 발생기를 준비하고, 또한 복수의 활성 가스 발생기에 대응하여 복수의 가스 공급 기구/전원기구 등을 준비할 필요가 있기 때문에, 장치 설치 에어리어의 극대화 및 장치의 고액화를 피할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 복수의 부분 활성 가스 사이에서 활성 가스 농도에 변화를 마련하기 위한 제2 활성 가스 발생 방법으로서, 특허문헌 3에 개시된 방전 발생기를 채용하는 방법이 고려된다.
그러나, 제2 활성 가스 생성 방법에 있어서도, 위상을 변화시키기 위한 인버터 소자 등이 별도로 필요하다고 하는 문제가 해소되어 있지 않다.
게다가, 제2 활성 가스 생성 방법에서는, 복수의 소형 방전 셀 사이는 절연 거리를 이격하여 분리시킬 필요가 있고, 전체의 방전 공간이 (복수의 소형 방전 셀에 있어서의) 복수의 부분 방전 공간으로 분단되어 버리기 때문에, 전체로서 활성 가스 농도의 저하를 초래한다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하고, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수종의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 활성 가스 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 활성 가스 생성 장치는, 제1 전극 구성부와 상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부와, 상기 제1 및 제2 전극 구성부에 교류 전압을 인가하는 교류 전원부를 갖고, 상기 교류 전원부에 의한 상기 교류 전압의 인가에 의해, 상기 제1 및 제2 전극 구성부 사이에 방전 공간이 형성되고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치이며, 상기 제1 전극 구성부는, 제1 유전체 전극과 상기 제1 유전체 전극의 상면 상에 선택적으로 형성되는 제1 금속 전극을 갖고, 상기 제2 전극 구성부는, 제2 유전체 전극과 상기 제2 유전체 전극의 하면 상에 선택적으로 형성되는 제2 금속 전극을 갖고, 상기 제1 및 제2 유전체 전극이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 전극이 평면으로 보아 중복되는 영역이 상기 방전 공간으로서 규정되고, 상기 제1 및 제2 금속 전극은 전극 형성 방향으로 신장하여 형성되고, 상기 제2 유전체 전극은, 상기 활성 가스를 외부로 분출하기 위한 복수의 가스 분출 구멍을 갖고, 상기 활성 가스는 상기 복수의 가스 분출 구멍으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하고, 상기 복수의 가스 분출 구멍은 상기 전극 형성 방향을 따라 형성되고, 상기 전극 형성 방향에 있어서의 상기 복수의 가스 분출 구멍의 위치에 대응하여 상기 방전 공간은 복수의 부분 방전 공간으로 분류되고, 상기 제1 및 제2 유전체 전극 중, 한쪽의 유전체 전극은, 상기 교류 전압의 인가 시에 있어서 상기 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 상기 전극 형성 방향을 따라 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 1 기재의 본원 발명의 활성 가스 생성 장치는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향을 따라 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
청구항 1 기재의 본원 발명은, 상기 특징을 가짐으로써, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 교류 전원부로부터 공급되는 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 효과를 발휘한다.
본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부 도면에 의해 보다 명백해진다.
도 1은 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서의 접지측 전극 구성부의 유전체 전극의 전체 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 실시 형태 1의 접지측 전극 구성부의 상면 및 하면 구조 등을 도시하는 설명도이다.
도 3은 도 2의 주목 영역을 확대하여 도시하는 설명도이다.
도 4는 도 2의 주목 영역을 확대하여 도시하는 상면도이다.
도 5는 고전압측 전극 구성부의 상면 및 하면 구조 등을 도시하는 설명도이다.
도 6은 고전압측 전극 구성부와 접지측 전극 구성부의 조립 공정을 도시하는 사시도(첫째)이다.
도 7은 고전압측 전극 구성부와 접지측 전극 구성부의 조립 공정을 도시하는 사시도(둘째)이다.
도 8은 고전압측 전극 구성부와 접지측 전극 구성부의 조립 공정을 도시하는 사시도(셋째)이다.
도 9는 실시 형태 1의 유전체 전극의 막 두께 변화에 수반하는 부분 방전 전압 및 발생 N 농도의 변화를 표 형식으로 나타내는 설명도이다.
도 10은 실시 형태 2인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부의 구조를 도시하는 설명도이다.
도 11은 실시 형태 3인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부의 구조를 도시하는 설명도이다.
도 12는 도 11에서 도시한 고전압측 전극 구성부를 분해하여 도시하는 단면도이다.
도 13은 실시 형태 4인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부의 구조를 도시하는 설명도이다.
도 14는 실시 형태 4의 부분 유전체 전극의 적층 구조에 의한 부분 방전 전압의 변화를 표 형식으로 나타내는 설명도이다.
도 15는 유전체 종류의 구체예에 의한 부분 방전 전압의 변화를 표 형식으로 나타내는 그래프이다.
도 16은 본원 발명의 활성 가스 생성 장치에 있어서의 기본 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다.
<전제 기술>
도 16은 본원 발명의 활성 가스 생성 장치에 있어서의 기본 구성을 모식적으로 도시하는 설명도이다. 도 16에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1)(제1 전극 구성부)와, 고전압측 전극 구성부(1)의 하방에 마련되는 접지측 전극 구성부(2)(제2 전극 구성부)와, 고전압측 전극 구성부(1) 및 접지측 전극 구성부(2)에 교류 전압을 인가하는 고주파 전원(5)(교류 전원부)을 기본 구성으로서 갖고 있다.
고전압측 전극 구성부(1)는, 유전체 전극(11)(제1 유전체 전극)과 유전체 전극(11)의 상면 상에 선택적으로 형성되는 금속 전극(10)(제1 금속 전극)을 갖고, 접지측 전극 구성부(2)는, 유전체 전극(21)(제2 유전체 전극)과 유전체 전극(21)의 하면 상에 선택적으로 형성되는 금속 전극(20)(제2 금속 전극)을 갖고 있다. 접지측 전극 구성부(2)의 금속 전극(20)이 접지 레벨로 접속되고, 고전압측 전극 구성부(1)의 금속 전극(10)에 고주파 전원(5)으로부터 교류 전압이 인가된다.
그리고, 고주파 전원(5)의 교류 전압의 인가에 의해, 유전체 전극(11 및 21)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(10 및 20)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다. 상술한 고전압측 전극 구성부(1), 접지측 전극 구성부(2) 및 고주파 전원(5)에 의해 활성 가스 생성용 전극군이 구성된다.
이러한 구성에 있어서, 교류 전원부인 고주파 전원(5)에 의한 교류 전압의 인가에 의해, 고전압측 전극 구성부(1)와 접지측 전극 구성부(2) 사이에 방전 공간이 형성되고, 이 방전 공간에 질소 분자 등의 원료 가스(6)를 공급하면, 라디칼화된 질소 원자 등의 활성 가스(7)를 얻을 수 있다.
이하에서 설명하는 실시 형태 1 내지 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 도 16에서 도시한 활성 가스 생성 장치를 기본 구성으로 하여 더 발전시킨 장치이다.
<실시 형태 1>
도 1은 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서의 접지측 전극 구성부(2A)의 유전체 전극(211)의 전체 구조를 도시하는 사시도이다. 도 2는 접지측 전극 구성부(2A)의 상면 및 하면 구조 등을 도시하는 설명도이다. 도 2의 (a)가 상면도이고, 도 2의 (b)가 도 2의 (a)의 A-A 단면도이고, 도 2의 (c)가 하면도이고, 도 2의 (d)가 도 2의 (a)의 B-B 단면도이다. 도 3은 도 2의 (a)의 주목 영역(R11)을 확대하여 도시하는 설명도이며, 도 3의 (a)가 상면도, 도 3의 (b)가 주목 영역(R11)에 있어서의 A-A 단면도이다. 또한, 도 1 내지 도 3 각각에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다.
이들 도면에 도시하는 바와 같이, 실시 형태 1의 접지측 전극 구성부(2A)(제2 전극 구성부)는 유전체 전극(211)과 금속 전극(201H 및 201L)(한 쌍의 제2 부분 금속 전극; 제2 금속 전극)을 갖고 있다.
유전체 전극(211)은, 평면으로 보아, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다. 이하, 유전체 전극(211)에 있어서, 후술하는 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)를 경계로 하여, 중심부를 주요 영역(53), 양단부를 단부 영역(54A 및 54B)이라고 칭하는 경우가 있다.
유전체 전극(211)(제2 유전체 전극)에 관하여, 주요 영역(53) 내의 중앙 영역(R50)에 있어서 X 방향(제1 방향; 전극 형성 방향)을 따라, 복수의 가스 분출 구멍(55)(5개의 가스 분출 구멍(55))이 마련된다. 복수의 가스 분출 구멍(55)은 각각 유전체 전극(211)의 상면으로부터 하면에 관통하여 마련된다.
도 2의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 금속 전극(201H 및 201L)(한 쌍의 제2 부분 금속 전극)은 유전체 전극(211)의 하면 상에 형성되고, 평면으로 보아 유전체 전극(211)의 중앙 영역(R50)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 금속 전극(201H 및 201L)은 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내고, X 방향(제1 방향)을 긴 변 방향(전극 형성 방향)으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향(제2 방향)을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 하고 있다. 금속 전극(201H 및 201L)은 평면으로 본 크기는 동일하고, 그 배치는 중앙 영역(R50)을 중심으로 하여 대칭으로 되어 있다.
또한, 금속 전극(201H 및 201L)은 유전체 전극(211)의 하면에서 메탈라이즈 처리됨으로써 형성되며, 그 결과, 유전체 전극(211)과 금속 전극(201H 및 201L)은 일체 형성되어 접지측 전극 구성부(2A)(제2 전극 구성부)를 구성한다. 메탈라이즈 처리로서 인쇄 소성 방법이나 스퍼터링 처리, 증착 처리 등을 사용한 처리가 고려된다.
도 5는 고전압측 전극 구성부(1A)(제1 전극 구성부)의 상면 및 하면 구조 등을 도시하는 설명도이다. 도 5의 (a)가 상면도이고, 도 5의 (b)가 도 5의 (a)의 C-C 단면도이고, 도 5의 (c)가 하면도이다. 또한, 도 5에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1A)는, 유전체 전극(111)과, 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성된 금속 전극(101H 및 101L)으로 구성된다. 유전체 전극(111)은 유전체 전극(211)과 마찬가지로, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한, 평면으로 보아 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다.
도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(111)은, X 방향을 따라 막 두께(두께)가 연속적으로 변화한 구조로 되어 있다. 또한, 유전체 전극(111)의 막 두께는 Y 방향을 따라 균일한 두께를 나타내고 있다.
구체적으로는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(111)의 우측 단부(+X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dA1로 설정되고, 좌측 단부(-X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dB1(>dA1)로 설정되어 있다.
그리고, 유전체 전극(111)의 막 두께는, X 방향을 따라 우측 단부(두께 dA1)로부터 좌측 단부(두께 dB1)에 걸쳐 연속적으로 두꺼워진다. 따라서, 유전체 전극(111)의 상면은 수평 방향(X 방향)에 대하여 일정 기울기를 갖고 있다. 또한, 두께 dA1과 두께 dB1의 고저차로서, 예를 들어 두께 dB1의 80％ 정도로 하는 것이 상정된다.
또한, 금속 전극(101H 및 101L)(한 쌍의 제1 부분 금속 전극; 제1 금속 전극)은 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성되며, 평면으로 보아 유전체 전극(211)의 중앙 영역(R50)에 대응하는 동일 형상의 중앙 영역(R60)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 금속 전극(101H 및 101L)의 막 두께는 균일하다.
이때, 금속 전극(101H 및 101L)은, 금속 전극(201H 및 201L)과 마찬가지로, 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내고, X 방향(제1 방향)을 긴 변 방향(전극 형성 방향)으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향(제2 방향)을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 하고 있다. 금속 전극(101H 및 101L)은 평면으로 본 크기는 동일하고, 그 배치는 중앙 영역(R60)을 중심으로 하여 대칭으로 되어 있다. 단, 금속 전극(101H 및 101L)의 짧은 변 방향(Y 방향) 그리고 긴 변 방향(X 방향)의 폭이, 금속 전극(201H 및 201L)에 비하여 약간 짧게 설정된다. 또한, 금속 전극(101H 및 101L)도, 금속 전극(201H 및 201L)과 마찬가지로 메탈라이즈 처리에 의해 유전체 전극(111)의 상면 상에 형성할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 고전압측 전극 구성부(1A)와 접지측 전극 구성부(2A)의 조립 공정을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 6 내지 도 8 각각에 있어서 XYZ 좌표계를 나타내고 있다. 또한, 도 6 내지 도 8에서는, 설명의 편의상, 유전체 전극(111)의 상술한 막 두께의 변화 및 상면의 기울기의 도시를 생략하고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 접지측 전극 구성부(2A) 상에 고전압측 전극 구성부(1A)를 배치함으로써 활성 가스 생성용 전극군(301)을 조립할 수 있다. 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1A)에 있어서의 유전체 전극(111)의 중앙 영역(R60)과, 접지측 전극 구성부(2A)에 있어서의 유전체 전극(211)의 중앙 영역(R50)이 평면으로 보아 중복되도록 위치 결정되면서, 고전압측 전극 구성부(1A)를 접지측 전극 구성부(2A) 상에 쌓아 올려 조합함으로써, 최종적으로 도 8에 도시하는 바와 같이 활성 가스 생성용 전극군(301)을 완성할 수 있다.
활성 가스 생성용 전극군(301)을 구성하는 유전체 전극(111)과 유전체 전극(211)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(101H 및 101L)과 금속 전극(201H 및 201L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다.
메탈라이즈부인 금속 전극(101H 및 101L) 그리고 금속 전극(201H 및 201L)에는, 도 16에서 도시한 금속 전극(10 및 20)과 같이, (고압) 고주파 전원(5)에 접속되어 있다. 접지측 전극 구성부(2A)의 금속 전극(201H 및 201L)은 접지되어 있고, 본 실시 형태에서는 고주파 전원(5)으로부터 0 피크값을 2 내지 10kV로 고정하고, 주파수를 10kHz 내지 100kHz로 설정한 교류 전압을 금속 전극(101H 및 101L), 금속 전극(201H 및 201L) 사이에 인가하고 있다.
상술한 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1A)의 유전체 전극(111)은, 접지측 전극 구성부(2A)의 유전체 전극(211)과 달리, 상면 상 및 하면 상에 아무것도 형성되어 있지 않다. 따라서, 고전압측 전극 구성부(1A)와 접지측 전극 구성부(2A)를 조합할 때에는 상부로부터 접지측 전극 구성부(2A)측에 스프링이나 볼트 등의 체결력에 의해 고정할 뿐으로 되고, 스폿 페이싱 형상 등을 마련하여 굳이 접지측 전극 구성부(2A)와 위치 결정하지 않음으로써, 수송 시 등에 유전체 전극(111)과 유전체 전극(211)의 단부면 사이의 접촉에 의한 오염물 발생의 가능성을 최대한 억제한 구조의 활성 가스 생성용 전극군(301)을 얻을 수 있다.
상술한 방전 공간(방전장)은 이상 방전을 억제하기 위해 일정 간격 이상, 가스 분출 구멍(55)에 가까이 할 수는 없다. 따라서, 방전 공간을 빠져 나가고 나서 가스 분출 구멍(55)까지의 중앙 영역(R50(R60))상의 공간은, 비방전 공간(비방전장, 데드 스페이스)으로 되고, 이 비방전 공간에서는 활성 가스는 생성되지 않고 감소해 갈 뿐으로 된다.
활성 가스는 방전 공간에서 생성되며, 방전 공간을 통과하면, 그 고에너지 때문에 급격하게 감쇠하여, 단시간에 모두 소멸되어 버린다. 활성 가스의 감쇠 메커니즘 중, 기저 상태의 타 분자와의 충돌 등에 의해 에너지를 상실하는 타입의 경우, 단순하게 압력을 내려서 충돌 빈도를 낮추는 것만으로 활성 가스의 소멸 속도를 억제하는 것이 가능하게 된다. 즉, 대기압 근방의 방전 공간에서 생성된 활성 가스를 빠르게 감압 하의 후단의 성막 처리 챔버로 분출하도록 하는 것이 중요하며, 그를 위해 앞서 기재한 비방전 공간을 규정하는 중앙 영역(R50(R60))의 Y 방향의 폭은 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하다.
비방전 공간을 극소화하기 위해 방전 공간을 가스 분출 구멍(55)에 가까이 할 수는 없다. 왜냐하면, 가스 분출 구멍(55)을 방전 공간에 지나치게 접근시키면, 활성 가스의 생성 시에 이상 방전이 발생할 우려가 있기 때문이다. 그래서, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 비방전 공간을 메우기 위해, 쐐기형 단차 형상부(51)(중앙 영역 단차부)를 유전체 전극(211)의 상면의 중앙 영역(R50)에 있어서 상방으로 돌출시켜, 유전체 전극(211)의 구성 요소로서 일체 형성하여 마련한 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 쐐기형 단차 형상부(51)는, 평면으로 보아 복수의 가스 분출 구멍(55)에 중복되지 않고, 평면으로 보아 복수의 가스 분출 구멍(55) 각각에 접근함에 따라 Y 방향(제2 방향)의 형성 폭이 짧아지도록 형성된다. 구체적으로는, 5개의 가스 분출 구멍(55) 사이에 평면으로 보아 마름모 형상으로 형성되고, 서로 이산된 4개의 마름모형 단체부(51s)(도 3의 (a) 참조)와, 5개의 가스 분출 구멍(55) 중 양단부의 가스 분출 구멍(55)의 외측에 마련된 평면으로 보아 대략 이등변 삼각 형상의 2개의 삼각 단체부(51t)(도 3의 (a) 참조)의 집합체에 의해 쐐기형 단차 형상부(51)가 형성된다.
따라서, 외부로부터 원료 가스를 Y 방향(도 6 내지 도 8에서 도시하는 가스 공급 방향 D1)을 따라, 유전체 공간에 있어서의 중앙 영역(R50) 상(중앙 영역(R60) 하)을 향하여 공급함으로써, 원료 가스가 방전 공간을 통과할 때 얻어지는 활성 가스를 생성하고, 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 -Z 방향(도 6 내지 도 8에서 도시하는 가스 분출 방향 D2)을 따라 활성 가스를 외부로 분출할 수 있다.
이때, 복수의 가스 분출 구멍(55) 각각에 접근함에 따라 Y 방향의 형성 폭이 짧아지도록, 각각이 이산 형성된 4개의 마름모형 단체부(51s)와 2개의 삼각 단체부(51t)를 갖는 쐐기형 단차 형상부(51)(중앙 영역 단차부)의 존재에 의해, 유전체 공간 내의 중앙 영역(R50) 상(중앙 영역(R60) 하)에 있어서, 복수의 가스 분출 구멍(55)에 대응하는 활성 가스의 복수의 가스 유로를 각각 좁힐 수 있다. 그 결과, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 각 가스 분출 구멍(55)에 있어서 가스 유속을 높일 수 있는 결과, 보다 고밀도의 활성 가스를 생성할 수 있다.
또한, 쐐기형 단차 형상부(51)와 같은 평면 형상 이외라도, 예를 들어 평면 형상이 반원 형상이어도 되고, 평면으로 보아 복수의 가스 분출 구멍(55)에 중복되지 않고, 평면으로 보아 복수의 가스 분출 구멍(55) 각각에 접근함에 따라 Y 방향(제2 방향)의 형성 폭이 짧아지도록 형성된 형상이라면, 상술한 효과를 달성할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 원료 가스로서 예를 들어 질소, 산소, 불소 및 수소 중 적어도 하나를 포함하는 가스가 고려된다. 즉, 산소, 희가스류나 수소, 불소류의 가스를 원료 가스로서 공급하는 양태가 고려된다. 이들 원료 가스가 활성 가스 생성용 전극군(301)의 외주부로부터 가스 공급 방향 D1을 따라 내부로 진행하고, 내부의 방전 공간을 경유하여 활성 가스로 되고, 활성 가스(라디칼을 포함한 가스)는 유전체 전극(211)에 마련된 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 가스 분출 방향 D2를 따라 후단의 성막 처리 챔버로 분출된다. 성막 처리 챔버 내에 있어서, 반응성이 높은 활성 가스를 이용함으로써 처리 대상 기판인 웨이퍼에 대하여 성막 처리를 행할 수 있다. 또한, 활성 가스는 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하고 있다.
이와 같이, 질소, 산소, 불소 및 수소 중 적어도 하나를 포함하는 원료 가스로부터, 보다 고밀도의 활성 가스를 생성할 수 있다.
쐐기형 단차 형상부(51)는, 고전압측 전극 구성부(1A)의 유전체 전극(111)이 아니라, 접지측 전극 구성부(2A)의 유전체 전극(211)의 상면 상에 마련되어 있다. 즉, 복수의 가스 분출 구멍(55)과 쐐기형 단차 형상부(51)는 동일한 유전체 전극(211)에 형성되어 있다. 이 때문에, 도 6 내지 도 8에서 도시하는 바와 같이, 활성 가스 생성용 전극군(301)의 조립 시에 있어서 복수의 가스 분출 구멍(55)과 쐐기형 단차 형상부(51)의 위치 결정을 불필요한 것으로 하여, 장치 구성의 간이화를 도모할 수도 있다.
이 쐐기형 단차 형상부(51)는 고전압측 전극 구성부(1A)와 접지측 전극 구성부(2A) 사이의 방전 공간에 있어서의 갭 길이(유전체 전극(111), 유전체 전극(211) 사이의 Z 방향의 거리)를 규정하는 스페이서로서도 기능한다.
따라서, 도 6 내지 도 8에서 도시한 바와 같이, 접지측 전극 구성부(2A) 상에 고전압측 전극 구성부(1A)를 적층하는 간단한 조립 공정에 의해, 쐐기형 단차 형상부(51)의 형성 높이에 따라 방전 공간에 있어서의 갭 길이를 설정할 수 있다.
또한, 종래, 스페이서는 방전 공간에 형성되는 일이 많았다. 이 경우, 스페이서 측면을 경유한 연면 방전이 발생하여, 방전 손실이나 오염물의 발생 원인으로 되어 왔다. 본 실시 형태에서는, 유전체 전극(211)의 상면에 돌출되어 마련된 쐐기형 단차 형상부(51)는 방전 공간 외의 중앙 영역(R50)에 마련되어 있기 때문에, 오염물 발생 등의 억제로 이어지고 있다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(211)은 양단측에 존재하는, 주요 영역(53)과 단부 영역(54A 및 54B)의 경계 영역에 있어서, 상방으로 돌출되어 형성되는 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)(한 쌍의 단부 영역 단차부)를 더 갖고 있다. 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)는 평면으로 보아, 유전체 전극(211)의 짧은 변 방향의 전체 길이에 걸쳐 Y 방향으로 연장되어 형성되고, 쐐기형 단차 형상부(51)의 형성 높이와 함께 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)의 형성 높이에 따라, 방전 공간에 있어서의 갭 길이를 규정하고 있다.
이들 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)의 존재에 의해, 유전체 전극(211)의 X 방향 양단부로부터의 방전 공간으로의 가스의 유입을 규제하고 있다. 유전체 전극(211)의 양단부로부터의 가스 유입이 가능하게 되면 유전체 전극(211)의 양단부 근방의 가스 분출 구멍(55)(도 1에서 최우측 혹은 최좌측에 존재하는 가스 분출 구멍(55))은, 활성 가스의 유입량이 영향을 받기 쉽기 때문에, 각 가스 분출 구멍(55)으로부터의 활성 가스의 가스 유량의 계산이 복잡화되어, 제어가 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다. 그 문제를 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)를 마련함으로써 해소하고 있다.
직선형 단차 형상부(52A 및 52B)가 마련됨으로써, 고전압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A) 사이의 가스의 유입 진로는 Y 방향의 2면만으로 된다. 따라서, 가스의 흐름 자체가 비교적 안정화되기 때문에 방전 공간 내의 압력 분포가 일정해지고, 균일한 방전 공간을 형성할 수 있다.
이와 같이, 유전체 전극(211)은 또한 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)를 가짐으로써, 복수의 가스 분출 구멍(55) 중, X 방향에 있어서의 양단부로부터의 거리가 가까운 가스 분출 구멍(55)에 있어서도, 당해 양단부로부터 의도하지 않은 가스의 유입 등의 영향으로 활성 가스의 유입량이 변화해 버리는 현상이 발생하지 않기 때문에, 복수의 가스 분출 구멍(55) 사이에서 변동을 발생시키지 않고 활성 가스를 분출할 수 있다. 그 결과, 압력 분포가 일정하며, 또한 복수의 가스 분출 구멍(55) 각각의 유량을 동일하게 할 수 있다.
또한, 후술하는 도 4에 도시하는 바와 같이, 방전 공간(금속 전극(201H 및 201L)의 중앙 영역(R50)측의 단부)으로부터 복수의 가스 분출 구멍(55)에 이르는 Y 방향에 있어서의 거리인 비방전 거리 d25를 10mm 이상으로 설정하고 있다.
이와 같이, 비방전 거리 d25를 10mm 이상으로 설정함으로써, 활성 가스 생성 시에 이상 방전을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
도 4는 도 2의 (a)의 주목 영역(R12)을 확대하여 도시하는 상면도이다. 또한, 도 4에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 비방전 공간의 극소화를 위해, 쐐기형 단차 형상부(51)의 Y 방향의 형성 길이가 최장으로 된 단부(51H 및 51L)는 방전 공간을 형성하는 금속 전극(201H 및 201L)에 인접하는 위치까지 연장되어 있다. 쐐기형 단차 형상부(51)의 단부(51H 및 51L)와 금속 전극(201H 및 201L)이 겹치면, 활성 가스 생성 시에 이상 방전을 유발할 수도 있으므로, 방전 공간을 규정하는 금속 전극(201H 및 201L)에 있어서, 단부(51H 및 51L)에 대응하는 영역에 평면으로 보아 대략 삼각 형상의 절결부(61H 및 61L)를 마련하고 있다. 그 결과, 쐐기형 단차 형상부(51)와 금속 전극(201H 및 201L) 사이에 소정의 기준 거리(예를 들어, 2 내지 3mm)를 확보하고 있다.
마찬가지로 하여, 도 5의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 금속 전극(101H 및 101L)에 있어서도, 단부(51H 및 51L)에 대응하는 개소에 절결부(71H 및 71L)를 마련하고 있다.
이와 같이, 금속 전극(101H 및 101L) 그리고 금속 전극(201H 및 201L)의 평면으로 보아 중복 영역으로 규정되는 방전 공간과 쐐기형 단차 형상부(51) 사이에 있어서, 평면으로 본 양자의 최단 거리가 소정의 기준 거리 이상으로 되도록, 금속 전극(101H 및 101L) 그리고 금속 전극(201H 및 201L)의 평면 형상을 설정함으로써, 활성 가스 생성 시에 이상 방전을 발생시키기 어렵게 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 금속 전극(101H 및 101L)의 짧은 변 방향(Y 방향) 그리고 긴 변 방향(X 방향; 전극 형성 방향)의 폭을, 금속 전극(201H 및 201L)에 비하여 약간 짧게 설정함으로써, 금속 전극(101H 및 101L)과 금속 전극(201H 및 201L)의 평면 형상의 일부를 다르게 하고 있다.
그 결과, 금속 전극(101H 및 101L) 혹은 금속 전극(201H 및 201L)의 단부면에서 발생하기 쉬운 이상 방전의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 효과를 중시하지 않는 경우, 금속 전극(101H 및 101L)과 금속 전극(201H 및 201L)의 평면 형상을 완전 일치시켜도 된다.
또한, 고전압측 전극 구성부(1A) 및 접지측 전극 구성부(2A)(특히 유전체 전극(111 및 211)) 중 활성 가스와 접촉하는 영역인 가스 접촉 영역을 석영, 알루미나, 질화규소 혹은 질화알루미늄을 구성 재료로 하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 구성 재료로 형성한 면은, 활성 가스에 대하여 화학적으로 안정된 물질이기 때문에, 활성 가스와 접촉하는 가스 접촉 영역 사이에서, 활성 가스의 실활을 억제한 상태로, 활성 가스를 가스 분출 구멍으로부터 분출할 수 있다.
또한, 복수의 가스 분출 구멍(55) 각각을 동일 형상(직경이 동일한 원형)으로 형성하는 것이 기본 구성이다.
한편, 복수의 가스 분출 구멍의 형상(직경)을 복수의 가스 분출 구멍(55) 사이에서 서로 다르게 설정하는 변형 구성도 고려된다.
실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 상기 변형 구성을 채용한 경우, 복수의 가스 분출 구멍(55) 사이에서 분출량을 다른 내용으로 설정할 수 있는 효과를 발휘한다. 또한, 이 변형 구성에 대해서는 후에 상세하게 설명한다.
(유전체 전극(111))
도 5의 (b)에서 도시한 바와 같이, 유전체 전극(111) 및 유전체 전극(211) 중 한쪽의 유전체 전극인 유전체 전극(111)은, 전극 형성 방향인 X 방향을 따라 막 두께를 변화시킨 막 두께 변화 구조를 갖고 있다.
여기서, X 방향에 있어서의 5개의 가스 분출 구멍(55)의 위치를 우측(+X측)에서부터 분출 구멍 위치 P1 내지 P5라 하자. 분출 구멍 위치 P1 내지 P5에 대응하여 5개의 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 상기 방전 공간을 분류할 수 있다. 즉, 제i(i=1 내지 5 중 어느 것) 부분 방전 공간은, 상기 방전 공간 내에서, X 방향을 따라 분출 구멍 위치 Pi 및 그 근방을 포함하는 공간으로 된다. 또한, 제1 내지 제5 부분 방전 공간은 방전 공간 내에서 전혀 분단되어 있지 않다.
이와 같이, 전극 형성 방향(X 방향)에 있어서의 복수의 가스 분출 구멍(55)의 위치에 대응하여, 상기 방전 공간을 복수의 부분 방전 공간으로 분류할 수 있다.
따라서, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 상술한 막 두께 변화 구조를 갖는 유전체 전극(111)은 구비하고 있기 때문에, 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 있어서의 제1 내지 제5 부분 방전 전압을 서로 다른 값으로 할 수 있다.
도 9는 실시 형태 1의 유전체 전극(111)의 막 두께 변화에 수반하는 부분 방전 전압 및 발생 N 농도의 변화를 표 형식으로 나타내는 설명도이다. 도 9에서는, 질소 가스를 원료 가스(6)로 하고, 활성 가스(7)로서 라디칼화된 질소 원자를 발생시키는 경우를 도시하고 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(111)의 막 두께가 1mm, 3mm, 6mm인 경우의 3개의 부분 방전 공간(PD1, PD2 및 PD3)을 형성한 경우를 상정한다.
부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 사이 각각의 갭 길이는 1mm로 동일하고, 부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 각각의 압력인 갭부 압력도 30kPa로 동일하며, 전체 인가 전압으로 되는 교류 전압도 5000V로 공통이다.
한편, 부분 방전 공간(PD1, PD2 및 PD3)의 부분 방전 전압은 4200V, 3100V 및 2300V로 변화하고, 부분 방전 공간(PD1, PD2 및 PD3)에서 발생하는 활성 가스(7)에 있어서의 발생 N 농도(발생 질소 농도)는 110ppm, 80ppm 및 50ppm으로 변화한다. 발생 N 농도는, 활성 가스(7)에 있어서의 라디칼화된 질소 원자의 농도, 즉 활성 가스 농도를 의미한다.
도 9에서 도시한 바와 같이, 부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 사이에 있어서, 부분 방전 전압은 유전체 전극(111)의 막 두께에 반비례한다. 왜냐하면, 유전체 전극(111)의 하면에 있어서, 비교적 막 두께가 얇은 하면의 전위가, 비교적 막 두께가 두꺼운 하면의 전위보다, 막 두께가 얇은 만큼 높게 되어 있기 때문이다.
한편, 발생 N 농도는 부분 방전 전압에 비례하기 때문에, 부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 각각의 발생 N 농도는, 고농도측에서부터 부분 방전 공간 PD1, PD2 및 PD3의 순으로 된다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(111)에 상기 막 두께 변화 구조를 갖게 하고, 부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 사이에서 유전체 전극(111)의 막 두께(두께)를 바꿈으로써, 부분 방전 공간(PD1 내지 PD3) 사이에 있어서의 발생 N 농도에 농도 구배를 마련할 수 있다.
이와 같이, 유전체 전극(111)의 상기 막 두께 변화 구조는, 고주파 전원(5)으로부터의 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 막 두께를 변화시키고 있다.
즉, 유전체 전극(111)(한쪽의 유전체 전극)의 막 두께는 방전 전압 기여 파라미터로 되고, 유전체 전극(111)의 상기 막 두께 변화 구조는, 상기 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조로서 기능하고 있다.
이러한 구조의 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(211)에 마련되는 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출하고 있다.
따라서, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 유전체 전극(111)에 있어서의 두께 dA1 내지 두께 dB1 사이의 막 두께차, 복수의 가스 분출 구멍(55)의 배치를 적절하게 설정함으로써, 분출되는 활성 가스 내의 복수의 부분 활성 가스 사이에서 라디칼화된 원자나 분자 등의 농도인 활성 가스 농도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향을 따라 막 두께(방전 전압 기여 파라미터)를 변화시킨 막 두께 변화 구조(파라미터 변화 구조)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 상기 특징을 가짐으로써, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 고주파 전원(5)으로부터의 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 파라미터 변화 구조로서, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 유전체 전극(111)의 막 두께를 변화시킨 막 두께 변화 구조를 채용하고 있다. 이 때문에, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(111) 및 유전체 전극(211) 중, 한쪽의 유전체 전극인 유전체 전극(111)의 막 두께를 변화시킨다고 하는 비교적 간단한 개량 구조로, 상술한 효과를 달성할 수 있다.
또한, 실시 형태 1에서는, 상기 막 두께 변화 구조로서, 전극 형성 방향을 따라, 유전체 전극(111)의 막 두께를 연속적으로 변화시키는 구조를 채용하고 있다. 이 구조에서는, 예를 들어 유전체 전극(111)의 전극 형성 방향을 따른 양단부의 막 두께에 유의차를 갖게 한다고 하는, 비교적 간단한 설정에 의해 막 두께 변화 구조를 실현할 수 있는 이점을 갖는다.
게다가, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치는, 외부로부터 질소 가스 등의 원료 가스(6)를 전극 대향 방향을 따라 유전체 공간의 중앙 영역(R60) 위를 향하여 공급함으로써, 방전 공간을 통과시킨 후, 유전체 전극(211)의 중앙 영역(R50)에 마련된 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터, 서로의 활성 가스 농도가 다른 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있다.
여기서, 활성 가스 생성 장치의 후단에 배치된 성막 처리 챔버 등에 있어서, 활성 가스를 이용하여 기판의 성막 처리를 행하는 경우를 생각한다.
이 경우, 활성 가스 농도 이상으로 단위 시간당 절대수(플럭스)에 성막 처리 내용이 크게 의존한다. 또한, 플럭스란, 각 가스 분출 구멍(55)으로부터 얻어지는 단위 시간당 활성 가스양(atms/sec)을 의미한다.
즉, 활성 가스 농도가 높아도 가스 유량 그 자체가 미량이면 많은 성막 시간이 필요하게 된다. 그래서, 복수의 가스 분출 구멍(55) 사이에서 분출되는 단위 시간당 가스 유량을 변화시킴으로써, 복수의 부분 활성 가스 사이에서 실질적인 농도차, 즉 플럭스에 차를 마련한다고 하는 변형 구성이 고려된다.
이와 같이, 유전체 전극(111)의 막 두께를 균일하게 하고, 복수의 가스 분출 구멍(55)에서 구멍 직경을 변화시킴으로써, 복수의 가스 분출 구멍(55) 사이에서 가스 유량을 변화시킨다고 하는 변형 구성이 고려된다.
그러나, 상기 변형 구성에서는, 복수의 부분 방전 공간에 있어서의 갭부 압력에 유의차가 발생하게 된다. 왜냐하면, 구멍 직경이 큰 가스 분출 구멍 근방의 부분 방전 공간일수록 압력이 저하되기 때문이다. 갭부 압력은 방전의 상태를 크게 변화시켜 버림과 동시에, 갭부 압력이 10kPa 내지 30kPa 정도, 갭 길이 1 내지 3mm 정도의 부분 방전 공간에서는 압력이 저하될수록 방전 전력도 저하되어 버리는 경향이 있다. 이 때문에, 가스 유량의 증가분을 방전 전력의 저하가 상쇄해 버리기 때문에, 상기 변형 구성에서는 플럭스를 고정밀도로 제어하는 것이 매우 곤란해져 버린다.
한편, 실시 형태 1의 활성 가스 생성 장치에서는, 복수의 부분 방전 공간(방전장)의 상태는 일절 변경하지 않고, 즉 복수의 가스 분출 구멍(55)의 구멍 직경을 동일하게 하고, 복수의 부분 방전 공간의 압력은 일정 갭부 압력으로 설정함으로써, 부분 활성 가스 사이에서 고정밀도로 활성 가스 농도차를 마련할 수 있기 때문에, 상기 변경 구성으로부터 달성 불가능한 효과를 발휘하고 있다.
<실시 형태 2>
도 10은 본 발명의 실시 형태 2인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부(1B)의 구조를 도시하는 설명도이다. 도 10의 (a)가 상면도이고, 도 10의 (b)가 도 10의 (a)의 D-D 단면도이고, 도 10의 (c)가 접지측 전극 구성부(2B)에 있어서의 유전체 전극(212)의 단면 구조를 도시하는 단면도이다. 도 10의 (c)에서는 금속 전극(202H 및 202L)의 도시를 생략하고 있다. 또한, 도 10에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다.
실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 고전압측 전극 구성부(1A)가 고전압측 전극 구성부(1B)로 치환되고, 접지측 전극 구성부(2A)가 접지측 전극 구성부(2B)로 치환된 점이 실시 형태 1과 다르다.
또한, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(212)은, 실시 형태 1의 유전체 전극(211)과 마찬가지로, 중앙 영역(R50) 내에 전극 형성 방향을 따라 복수의 가스 분출 구멍(55)이 마련되어 있다. 또한, 유전체 전극(212)에 있어서도, 유전체 전극(211)과 마찬가지로, 추가로 쐐기형 단차 형상부(51), 직선형 단차 형상부(52A 및 52B)를 갖는 구조를 채용해도 된다.
또한, 도 10에서는 도시를 생략하고 있지만, 유전체 전극(212)의 하면에 형성되는 금속 전극(202H 및 202L)은, 유전체 전극(211)의 하면에 형성되는 금속 전극(201H 및 201L)과 등가의 구조를 나타내고 있다.
도 10의 (c)에 있어서, 5개의 가스 분출 구멍(55)을 우측에서부터 도면 부호 55(1), 55(2), 55(3), 55(4) 및 55(5)로 식별 가능하게 나타내고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1B)는 유전체 전극(112)과, 유전체 전극(112)의 상면 상에 형성된 금속 전극(102H 및 102L)으로 구성되어 있다.
유전체 전극(112)은 유전체 전극(111)과 마찬가지로, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 평면으로 보아 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(112)은, X 방향을 따라 막 두께(두께)가 단계적(이산적)으로 변화한 구조로 되어 있다. 또한, 유전체 전극(112)의 막 두께는 Y 방향을 따라 균일한 두께를 나타내고 있다.
구체적으로는, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(112)의 우측 단부(+X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dA2로 설정되고, 좌측 단부(-X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dB2(>dA2)로 설정되어 있다.
그리고, 유전체 전극(112)의 막 두께는, X 방향을 따라 우측 단부(두께 dA2)로부터 좌측 단부(두께 dA2)에 걸쳐 단계적으로 두꺼워진다. 구체적으로는, 유전체 전극(111)의 우측 단부로부터 좌측 단부에 걸쳐 5단계로 막 두께가 변화하고 있다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(112)은 서로 막 두께가 다른, 복수의 유전체 부분 영역으로서, 5개의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)을 갖고 있다. 유전체 부분 영역(PX1)은, 전극 형성 방향인 X 방향에 있어서, 최우측에 존재하는 가스 분출 구멍(55(1))의 분출 구멍 위치 P1을 포함하는 영역이다.
유전체 부분 영역(PX2)은 X 방향에 있어서 우측에서부터 2번째에 존재하는 가스 분출 구멍(55(2))의 분출 구멍 위치 P2를 포함하는 영역이다. 유전체 부분 영역(PX3)은 X 방향에 있어서 우측에서부터 3번째에 존재하는 가스 분출 구멍(55(3))의 분출 구멍 위치 P3을 포함하는 영역이다. 유전체 부분 영역(PX4)은 X 방향에 있어서 우측에서부터 4번째에 존재하는 가스 분출 구멍(55(4))의 분출 구멍 위치 P4를 포함하는 영역이다. 유전체 부분 영역(PX5)은 X 방향에 있어서 최좌측에 존재하는 가스 분출 구멍(55(5))의 분출 구멍 위치 P5를 포함하는 영역이다.
유전체 전극(112)에 있어서, 유전체 부분 영역(PX1)에 있어서의 막 두께는 두께 dA2이며, 유전체 부분 영역(PX2)에 있어서의 막 두께는 두께 dA2+Δz이며, 유전체 부분 영역(PX3)에 있어서의 막 두께는 두께 dA2+2ㆍΔz이며, 유전체 부분 영역(PX4)에 있어서의 막 두께는 두께 dA2+3ㆍΔz이며, 유전체 부분 영역(PX5)에 있어서의 막 두께는 두께 dB1(=두께 dA2+4ㆍΔz)이다. 또한, 상술한 예에서는 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)에 있어서의 인접하는 유전체 부분 영역간의 단차가 Δz로 균일한 경우를 나타내었지만, 반드시 균일하게 할 필요는 없다. 예를 들어, 원하는 활성 가스 농도차가 얻어지도록, 인접하는 유전체 부분 영역간의 단차를 다른 값으로 설정해도 된다.
이와 같이, 유전체 전극(112)은, 전극 형성 방향인 X 방향에 있어서, 복수의 가스 분출 구멍(55)이 마련되는 5개의 분출 구멍 위치 P1 내지 P5에 기초하여, 5개의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)으로 분류된다. 그리고, 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5) 사이에서 막 두께를 변화시키고 있다.
도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 금속 전극(102H 및 102L)(한 쌍의 제1 부분 금속 전극; 제1 금속 전극)은 유전체 전극(112)의 상면 상에 형성되고, 평면으로 보아 유전체 전극(212)의 중앙 영역(R50)에 대응하는 동일 형상의 중앙 영역(R60)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 이때, 금속 전극(102H 및 102L)은, 금속 전극(202H 및 202L)과 마찬가지로, 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내고, X 방향(제1 방향)을 긴 변 방향(전극 형성 방향)으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향(제2 방향)을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 하고 있다.
또한, 도 10의 (a)에 도시된 복수의 가스 분출 구멍(55)은, 유전체 전극(212)에 존재하는 복수의 가스 분출 구멍(55)을, 유전체 전극(112)에 평면으로 보아 중복되는 위치에 가상적으로 나타낸 것이며, 실제로는 유전체 전극(112)에는 형성되어 있지 않다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 금속 전극(102H 및 102L)은 각각 막 두께를 균일하게 하고, 또한 유전체 전극(111)의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)에 대응하여 5단계의 계단형으로 형성되어 있다.
또한, 금속 전극(102H 및 102L)의 다른 구조적 특징은, 실시 형태 1의 금속 전극(101H 및 101L)과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 유전체 전극(112)과 유전체 전극(212)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(102H 및 102L)과 금속 전극(202H 및 202L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다.
실시 형태 2에 있어서, 상기 방전 공간은, 전극 형성 방향인 X 방향을 따라, 유전체 전극(212)에 있어서의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)에 대응하는 제1 내지 제5 부분 방전 공간으로 분류된다.
즉, 유전체 부분 영역(PXi(i=1 내지 5 중 어느 것))에 있어서, 금속 전극(102H 및 102L)과 금속 전극(202H 및 202L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 제i 부분 방전 공간으로 된다. 또한, 제1 내지 제5 부분 방전 공간은 방전 공간 내에서 전혀 분단되어 있지 않다.
이와 같이, 전극 형성 방향(X 방향)에 있어서의 복수의 가스 분출 구멍(55)(5개의 가스 분출 구멍(55(1) 내지 55(5)))의 분출 구멍 위치 P1 내지 P5에 대응하여, 상기 방전 공간을 제1 내지 제5 부분 방전 공간으로 분류할 수 있다.
따라서, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 상술한 막 두께 변화 구조를 갖는 유전체 전극(112)은 구비하고 있기 때문에, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 있어서의 제1 내지 제5 부분 방전 전압을 서로 다른 값으로 할 수 있다.
이와 같이, 유전체 전극(112)의 상기 막 두께 변화 구조는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 막 두께를 변화시키고 있다.
즉, 유전체 전극(112)(한쪽의 유전체 전극)의 막 두께는 방전 전압 기여 파라미터로 되고, 유전체 전극(112)의 상기 막 두께 변화 구조는, 상기 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조로서 기능하고 있다.
이러한 구조의 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(212)에 마련되는 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출하고 있다.
따라서, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 유전체 전극(112)의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5)에 있어서의 각 막 두께, 복수의 가스 분출 구멍(55)의 배치를 적절하게 설정함으로써, 분출되는 활성 가스 내의 복수의 부분 활성 가스 사이에서 라디칼화된 원자나 분자의 농도인 활성 가스 농도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 전극 형성 방향을 따라 막 두께(방전 전압 기여 파라미터)를 변화시킨 막 두께 변화 구조(파라미터 변화 구조)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 상기 특징을 가짐으로써, 실시 형태 1과 마찬가지로, 방전 공간을 복수로 분단 형성하지 않고, 또한 고주파 전원(5)으로부터의 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 실시 형태 1과 마찬가지로, 파라미터 변화 구조로서, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 유전체 전극(112)의 막 두께를 변화시킨 막 두께 변화 구조를 채용하고 있다. 이 때문에, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(112) 및 유전체 전극(212) 중, 한쪽의 유전체 전극인 유전체 전극(112)의 막 두께를 변화시킨다고 하는 비교적 간단한 개량 구조로, 상술한 효과를 달성할 수 있다.
게다가, 실시 형태 2에서는, 유전체 전극(112)에 있어서의 막 두께 변화 구조로서, 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5) 사이에서 막 두께를 이산적으로 변화시킨 구조를 채용하고 있다. 이 때문에, 실시 형태 2의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(112)에 있어서의 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5) 단위로 원하는 막 두께로 고정밀도로 설정할 수 있다.
또한, 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5) 사이에서 단차가 마련되는, 유전체 전극(112)의 이산적인 막 두께 변화 구조는, 유전체 전극(111)의 연속적인 막 두께 변화 구조에 비하여, 가공에 요하는 수고나 비용의 저감화를 도모할 수 있다.
또한, 금속 전극(102H 및 102L)은, 일반적으로 스퍼터링 등의 성막 처리 방법 혹은 금속 페이스트 도포에 의한 소성 가공 방법 등을 사용하여, 유전체 전극(112)의 상면 상에 형성되는데, 유전체 부분 영역(PX1 내지 PX5) 사이의 단차부로 분단되지 않도록 주의할 필요가 있다.
<실시 형태 3>
도 11은 본 발명의 실시 형태 3인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부(1C)의 구조를 도시하는 설명도이다. 도 11의 (a)가 상면도이고, 도 11의 (b)가 도 11의 (a)의 E-E 단면도이다.
도 12는 고전압측 전극 구성부(1C)를 분해하여 도시하는 단면도이며, 도 11의 (a)의 E-E 단면을 도시하고 있다. 도 12의 (a)가 부분 유전체 전극(113B)과 금속 전극(103H)의 적층 구조의 단면도이고, 도 12의 (b)가 부분 유전체 전극(113A)의 단면 구조의 단면도이다. 또한, 도 11 및 도 12 각각에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다.
실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 고전압측 전극 구성부(1A)가 고전압측 전극 구성부(1C)로 치환되고, 접지측 전극 구성부(2A)가 접지측 전극 구성부(2C)로 치환된 점이 실시 형태 1과 다르다.
또한, 도시하지 않았지만, 접지측 전극 구성부(2C)의 구조는, 실시 형태 1의 접지측 전극 구성부(2A)와 동일 구조를 나타내고 있다. 즉, 접지측 전극 구성부(2C)는 유전체 전극(213)과 금속 전극(203H 및 203L)으로 구성되며, 유전체 전극(213)은 유전체 전극(211)과 동일 구조를 나타내고, 금속 전극(203H 및 203L)은 금속 전극(201H 및 201L)과 동일 구조를 나타내고, 유전체 전극(213)의 하면에 금속 전극(201H 및 201L)과 동일 내용으로 마련된다.
또한, 접지측 전극 구성부(2C)를 실시 형태 2의 접지측 전극 구성부(2B)와 동일 구성으로 형성해도 된다. 즉, 접지측 전극 구성부(2C)에 있어서, 유전체 전극(213)은 유전체 전극(212)과 동일 구조를 나타내도 된다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1C)는, 유전체 전극(113)과 유전체 전극(113)의 상면 상에 형성된 금속 전극(103H 및 103L)으로 구성된다.
도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(113)은 유전체 전극(111)과 마찬가지로, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 평면으로 보아 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다.
도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(113)(한쪽의 유전체 전극)은, 제1 적층용 부분 유전체 전극인 부분 유전체 전극(113A)과, 부분 유전체 전극(113A) 상에 형성되는 제2 적층용 부분 유전체 전극인 부분 유전체 전극(113B)을 포함하여 구성된다. 따라서, 부분 유전체 전극(113A 및 113B)에 의한 적층 구조에 의해 유전체 전극(113)이 구성된다.
도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(113A)은 균일한 막 두께를 갖고, 부분 유전체 전극(113B)은, 실시 형태 1의 유전체 전극(111)과 마찬가지로, 막 두께가 연속적으로 변화하는 막 두께 변화 구조를 갖는다.
구체적으로는, 도 12의 (a)에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(113B)의 우측 단부(+X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dA3으로 설정되고, 좌측 단부(-X 방향의 단부)의 막 두께는 두께 dB3(>dA3)으로 설정되어 있다. 한편, 도 12의 (b)에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(113A)은 균일한 두께 d3으로 설정되어 있다.
따라서, 부분 유전체 전극(113B)의 막 두께는, X 방향을 따라 우측 단부(두께 dA3)로부터 좌측 단부(두께 dB3)에 걸쳐 연속적으로 두꺼워진다. 그 결과, 유전체 전극(113) 전체의 막 두께는, X 방향을 따라 우측 단부(두께 dA3+d3)로부터 좌측 단부(두께 dB3+d3)에 걸쳐 연속적으로 두꺼워진다. 따라서, 유전체 전극(113)(부분 유전체 전극(113B))의 상면은 수평 방향(X 방향)에 대하여 일정 기울기를 갖고 있다.
여기서, 「dA3+d3=dA1」 및 「dB3+d3=dB1」로 되도록 설정하면, 유전체 전극(113)은 막 두께에 관하여, 실시 형태 1의 유전체 전극(111)과 등가의 구조를 갖게 된다.
도 11의 (b) 및 도 12의 (a)에서 도시한 바와 같이, 부분 유전체 전극(113B)을 갖는 유전체 전극(113)(한쪽의 유전체 전극)은, 유전체 전극(111)과 마찬가지로, 전극 형성 방향인 X 방향을 따라 막 두께를 연속적으로 변화시킨 막 두께 변화 구조를 갖고 있다.
또한, 금속 전극(103H 및 103L)(한 쌍의 제1 부분 금속 전극; 제1 금속 전극)은 유전체 전극(113)(부분 유전체 전극(113B))의 상면 상에 형성되며, 평면으로 보아 유전체 전극(213)의 중앙 영역(R50)에 대응하는 동일 형상의 중앙 영역(R60)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 이때, 금속 전극(103H 및 103L)은, 금속 전극(203H 및 203L)과 마찬가지로, 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내며, X 방향(제1 방향)을 긴 변 방향(전극 형성 방향)으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향(제2 방향)을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 하고 있다.
실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 유전체 전극(113)과 유전체 전극(213)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(103H 및 103L)과 금속 전극(203H 및 203L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다.
따라서, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 실시 형태 1과 마찬가지로, X 방향을 따라 5개의 제1 내지 제5 부분 방전 공간으로 상기 방전 공간을 분류할 수 있다. 즉, 제i(i=1 내지 5 중 어느 것) 부분 방전 공간은, 상기 방전 공간에 있어서, 분출 구멍 위치 Pi 및 그 근방을 포함하는 공간으로 된다. 또한, 제1 내지 제5 부분 방전 공간은 방전 공간 내에서 전혀 분단되어 있지 않다.
이와 같이, 전극 형성 방향(X 방향)에 있어서의 복수의 가스 분출 구멍(55)의 위치에 대응하여, 상기 방전 공간을 복수의 부분 방전 공간으로 분류할 수 있다.
따라서, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 상술한 막 두께 변화 구조를 갖는 유전체 전극(113)(부분 유전체 전극(113B))을 구비하고 있기 때문에, 실시 형태 1과 마찬가지로, 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 있어서의 제1 내지 제5 부분 방전 전압을 서로 다른 값으로 할 수 있다.
이와 같이, 유전체 전극(113)(부분 유전체 전극(113B))의 상기 막 두께 변화 구조는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 막 두께를 변화시키고 있다.
즉, 유전체 전극(113)(한쪽의 유전체 전극)의 막 두께는 방전 전압 기여 파라미터로 되고, 유전체 전극(113)의 상기 막 두께 변화 구조는, 상기 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조로서 기능하고 있다.
이러한 구조의 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(213)에 마련되는 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출하고 있다.
따라서, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 부분 유전체 전극(113A)의 막 두께, 부분 유전체 전극(113B)에 있어서의 두께 dA3 내지 두께 dB3사이의 막 두께차, 복수의 가스 분출 구멍(55)의 배치를 적절하게 설정함으로써, 분출되는 활성 가스 내의 복수의 부분 활성 가스 사이에서 활성 가스 농도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 실시 형태 1 및 실시 형태 2와 마찬가지로, 전극 형성 방향을 따라 막 두께(방전 전압 기여 파라미터)를 변화시킨 막 두께 변화 구조(파라미터 변화 구조)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 상기 특징을 가짐으로써, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 고주파 전원(5)으로부터의 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 파라미터 변화 구조로서, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 유전체 전극(113)에 있어서의 부분 유전체 전극(113B)의 막 두께를 변화시킨 막 두께 변화 구조를 채용함으로써, 유전체 전극(113) 및 유전체 전극(213) 중, 한쪽의 유전체 전극인 유전체 전극(113)의 막 두께를 변화시킨다고 하는 비교적 간단한 개량 구조로, 상술한 효과를 달성할 수 있다.
또한, 실시 형태 3에서는, 상기 막 두께 변화 구조로서, 전극 형성 방향을 따라, 부분 유전체 전극(113B)의 막 두께를 연속적으로 변화시키는 구조를 채용하고 있다. 이 구조에서는, 예를 들어 부분 유전체 전극(113B)의 전극 형성 방향을 따른 양단부의 막 두께에 유의차를 갖게 한다고 하는, 비교적 간단한 설정에 의해 막 두께 변화 구조를 실현할 수 있는 이점을 갖는다.
게다가, 실시 형태 3에서는, 유전체 전극(113)을 부분 유전체 전극(113A)과 부분 유전체 전극(113B)의 적층 구조에 의해 구성하고 있다.
이 때문에, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는, 제1 적층용 부분 유전체 전극인 부분 유전체 전극(113A)으로서 기존의 유전체 전극을 사용하면서, 제2 적층용 부분 유전체 전극으로서 부분 유전체 전극(113B)을 새롭게 추가하는 것만으로, 유전체 전극(113)으로서 막 두께 변화 구조를 실현할 수 있다. 그 결과, 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치를 비교적 저렴하게 얻을 수 있다.
<실시 형태 4>
도 13은 본 발명의 실시 형태 4인 활성 가스 생성 장치의 고전압측 전극 구성부(1D)의 구조를 도시하는 설명도이다. 도 13의 (a)가 상면도이고, 도 13의 (b)가 도 13의 (a)의 F-F 단면도이다. 또한, 도 13에 있어서 적절하게 XYZ 좌표계를 나타내고 있다.
실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 고전압측 전극 구성부(1A)가 고전압측 전극 구성부(1D)로 치환되고, 접지측 전극 구성부(2A)가 도시하지 않은 접지측 전극 구성부(2D)로 치환된 점이 실시 형태 1과 다르다.
도시하지 않았지만, 접지측 전극 구성부(2D)는 유전체 전극(214)과 유전체 전극(214)의 하면에 형성되는 금속 전극(204H 및 204L)에 의해 구성된다.
유전체 전극(214)은 실시 형태 1의 유전체 전극(211)과 동일 구조를 나타내고, 금속 전극(204H 및 204L)은 금속 전극(201H 및 201L)과 동일 구조를 나타내고, 유전체 전극(214)의 하면에 금속 전극(201H 및 201L)과 동일 내용으로 마련된다. 또한, 유전체 전극(214)을 실시 형태 2의 유전체 전극(212)과 동일 구조로 해도 된다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 고전압측 전극 구성부(1D)는, 유전체 전극(114)과 유전체 전극(114)의 상면 상에 형성되는 금속 전극(104H 및 104L)으로 구성된다.
도 13의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(114)은 유전체 전극(111)과 마찬가지로, X 방향을 긴 변 방향, Y 방향을 짧은 변 방향으로 한 평면으로 보아 직사각 형상의 평판 구조를 나타내고 있다.
도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 유전체 전극(114)(한쪽의 유전체 전극)은, 제1 적층용 부분 유전체 전극인 부분 유전체 전극(114A)과, 부분 유전체 전극(114A) 상에 형성되는 제2 적층용 부분 유전체 전극인 부분 유전체 전극(114B)을 포함하여 구성된다. 따라서, 부분 유전체 전극(114A 및 113B)에 의한 적층 구조에 의해 유전체 전극(114)이 구성된다.
도 13의 (b)에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(114A 및 114B)은 모두 균일한 막 두께를 갖고, 부분 유전체 전극(114B)은, 전극 형성 방향인 X 방향을 따라, 서로의 유전율이 다른 5종류의 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)이 서로 인접하여 마련되는 유전율 변화 구조를 갖는다.
부분 유전체 영역(14a 내지 14e)은, 전극 형성 방향(X 방향)에 있어서의 복수의 가스 분출 구멍(55)의 분출 구멍 위치 P1 내지 P5(도 10의 (c) 참조)에 대응하는 위치 관계로 마련되어 있다.
즉, 부분 유전체 영역(14e)은 X 방향에 있어서 분출 구멍 위치 P1을 포함하고 있고, 부분 유전체 영역(14d)은 X 방향에 있어서 분출 구멍 위치 P2를 포함하고 있고, 부분 유전체 영역(14c)은 X 방향에 있어서 분출 구멍 위치 P3을 포함하고 있고, 부분 유전체 영역(14b)은 X 방향에 있어서 분출 구멍 위치 P4를 포함하고 있고, 부분 유전체 영역(14a)은 X 방향에 있어서 분출 구멍 위치 P5를 포함하고 있다.
구체적으로는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(114B)의 좌측 단부(-X 방향의 단부)로부터 우측 단부(+X 방향의 단부)에 걸쳐, 5개의 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)을 갖고 있다. 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)은 서로 다른 유전율을 갖는 구성 재료로 구성되어 있다. 한편, 부분 유전체 전극(114A)은, 전체에 걸쳐 동일 재료로 구성되어 있다.
여기서, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)은 도면 부호 14a, 14b, 14c, 14d 및 14e의 순으로 유전율이 높아지는 구성 재료(유전체 a, 유전체 b, 유전체 c, 유전체 d 및 유전체 e)로 형성되어 있다.
따라서, 부분 유전체 전극(114B)의 유전율은, X 방향을 따라 좌측 단부(유전체 a)로부터 우측(유전체 e)에 걸쳐 단계적으로 높아진다. 그 결과, 유전체 전극(114) 전체의 유전체 합성 용량은, X 방향을 따라 좌측 단부로부터 우측 단부에 걸쳐 단계적으로 높아진다.
이와 같이, 실시 형태 4에 있어서, 부분 유전체 전극(114B)을 갖는 유전체 전극(114)(한쪽의 유전체 전극)은, 전극 형성 방향인 X 방향을 따라 유전율을 단계적으로 변화시킨 유전율 변화 구조를 갖고 있다.
또한, 금속 전극(104H 및 104L)(한 쌍의 제1 부분 금속 전극; 제1 금속 전극)은 유전체 전극(114)(부분 유전체 전극(114B))의 상면 상에 형성되고, 평면으로 보아 유전체 전극(214)의 중앙 영역(R50)에 대응하는 동일 형상의 중앙 영역(R60)을 사이에 두고 서로 대향하여 배치된다. 이때, 금속 전극(104H 및 104L)은, 금속 전극(204H 및 204L)과 마찬가지로, 평면으로 보아 대략 직사각 형상을 나타내고, X 방향(제1 방향)을 긴 변 방향(전극 형성 방향)으로 하고, X 방향에 직각으로 교차하는 Y 방향(제2 방향)을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 하고 있다.
실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 유전체 전극(114)과 유전체 전극(214)이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 금속 전극(104H 및 104L)과 금속 전극(204H 및 204L)이 평면으로 보아 중복되는 영역이 방전 공간으로서 규정된다.
실시 형태 4에 있어서, 상기 방전 공간은, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)과 평면으로 보아 중복되는 영역에 대응하여 제1 내지 제5 부분 방전 공간으로 분류된다. 이들 제1 내지 제5 부분 방전 공간은 방전 공간 내에서 전혀 분단되어 있지 않다.
이와 같이, 전극 형성 방향(X 방향)에 있어서의 복수의 가스 분출 구멍(55)(5개의 가스 분출 구멍(55(1) 내지 55(5)))의 분출 구멍 위치 P1 내지 P5에 대응하여, 상기 방전 공간을 제1 내지 제5 부분 방전 공간으로 분류할 수 있다.
따라서, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 상술한 유전율 변화 구조를 갖는 유전체 전극(114)(부분 유전체 전극(114B))은 구비하고 있기 때문에, 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 있어서의 제1 내지 제5 부분 방전 전압을 서로 다른 값으로 할 수 있다.
도 14는 실시 형태 4의 부분 유전체 전극(114A 및 114B)의 적층 구조에 의한 부분 방전 전압의 변화를 표 형식으로 나타내는 설명도이다. 도 14에서는, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)으로 분류한 내용으로 도시하고 있다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(114A)의 막 두께는 1mm로 균일하고, 부분 유전체 전극(114B)의 막 두께도 부분 유전체 영역(14a 내지 14e) 사이는 변화 없이 균일한 1mm이다. 방전 면적은 3300㎟이며, 전체 인가 전압으로 되는 교류 전압은 5000V로 된다. 또한, 방전 면적은, 유전체 전극(114)(부분 유전체 전극(114A 및 114B))이 금속 전극(104H 및 104L)과 평면으로 보아 중복되는 면적으로 된다.
여기서, 부분 유전체 전극(114A)의 비유전율은 「10」이다. 한편, 부분 유전체 영역(14a)의 구성 재료인 유전체 a의 비유전율은 「10」, 부분 유전체 영역(14b)의 구성 재료인 유전체 b의 비유전율은 「20」, 부분 유전체 영역(14c)의 구성 재료인 유전체 c의 비유전율은 「30」, 부분 유전체 영역(14d)의 구성 재료인 유전체 d의 비유전율은 「40」, 부분 유전체 영역(14e)의 구성 재료인 유전체 e의 비유전율은 「50」이다.
따라서, 부분 유전체 전극(114A 및 114B)의 적층 구조에 의한 유전체 합성 용량에 관하여, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)에 있어서의 적층 영역 사이에서 다른 값으로 된다.
구체적으로는, 부분 유전체 영역(14a)에 있어서의 적층 영역에서 7.34ㆍ10-11F, 부분 유전체 영역(14b)에 있어서의 적층 영역에서 9.79ㆍ10-11F, 부분 유전체 영역(14c)에 있어서의 적층 영역에서 1.10ㆍ10-10F, 부분 유전체 영역(14d)에 있어서의 적층 영역에서 1.17ㆍ10-10F, 부분 유전체 영역(14e)에 있어서의 적층 영역에서 1.22ㆍ10-10F로 된다.
그 결과, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)에 대응하는 제1 내지 제5 부분 방전 공간의 부분 방전 전압은 3550V, 3850V, 3950V, 4000V 및 4050V로 변화한다.
따라서, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 부분 방전 전압에 비례하는 부분 활성 가스의 활성 가스 농도를, 복수의 부분 활성 가스 사이에서 다른 값으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)에 대응하는 제1 내지 제5 부분 방전 공간에 있어서, 부분 방전 전압은 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)의 유전율에 대하여 정의 상관을 갖는다.
한편, 부분 활성 가스에 있어서의 활성 가스 농도는 부분 방전 전압에 비례하기 때문에, 제1 내지 제5 부분 방전 공간 각각에서 생성되는 부분 활성 가스의 활성 가스 농도는, 저농도측에서부터 제1, 제2, …, 제5 순으로 된다.
이와 같이, 유전체 전극(114)(부분 유전체 전극(114B))에 상기 유전율 변화 구조를 갖게 함으로써, 제1 내지 제5 부분 방전 공간 사이에 있어서의 활성 가스 농도에 농도 구배를 마련할 수 있다.
도 15는 유전체 종류의 구체예에 의한 부분 방전 전압의 변화를 표 형식으로 나타내는 그래프이다. 도 15에서는, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c)으로 분류한 내용으로 도시하고 있다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 부분 유전체 전극(114A)의 막 두께는 1mm로 균일하고, 부분 유전체 전극(114B)의 막 두께도 부분 유전체 영역(14a 내지 14c) 사이는 변화 없이 균일한 1mm이다. 방전 면적은 3300㎟이며, 전체 인가 전압으로 되는 교류 전압은 5000V로 된다.
여기서, 부분 유전체 전극(114A)의 비유전율은 「9.9」이다. 한편, 부분 유전체 영역(14a)의 구성 재료인 석영의 비유전율은 「3.8」, 부분 유전체 영역(14b)의 구성 재료인 알루미나의 비유전율은 「9.9」, 부분 유전체 영역(14c)의 구성 재료인 HfO2(산화하프늄)의 비유전율은 「15」이다.
따라서, 부분 유전체 전극(114A 및 114B)의 적층 구조에 의한 유전체 합성 용량은, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c) 사이에서 다른 값으로 된다.
즉, 부분 유전체 영역(14a)에 있어서의 적층 영역에서 4.0ㆍ10-11F, 부분 유전체 영역(14b)에 있어서의 적층 영역에서 7.0ㆍ10-11F, 부분 유전체 영역(14c)에 있어서의 적층 영역에서 9.0ㆍ10-11F로 된다.
그 결과, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c)에 대응하는 제1 내지 제3 부분 방전 공간의 부분 방전 전압은 2900V, 3550V 및 3750V로 변화한다.
따라서, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c) 사이에서 부분 방전 전압에 비례하는 부분 활성 가스의 활성 가스 농도를, 복수의 부분 활성 가스 사이에서 다른 값으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 도 15로부터, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c) 사이에서 다른 구성 재료를 사용함으로써, 부분 유전체 영역(14a 내지 14c) 사이의 유전율에 유의한 차이를 갖게 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 유전체 전극(114)의 상기 유전율 변화 구조는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향(X 방향)을 따라 유전율을 변화시키고 있다.
즉, 유전체 전극(114)(한쪽의 유전체 전극)에 있어서의 부분 유전체 전극(114B)의 유전율은 방전 전압 기여 파라미터로 되고, 유전체 전극(114)의 상기 유전율 변화 구조는, 상기 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조로서 기능하고 있다.
이러한 구조의 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(214)에 마련되는 복수의 가스 분출 구멍(55)으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출하고 있다.
따라서, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 부분 유전체 전극(114A)의 유전율, 부분 유전체 전극(114B)의 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)에 있어서의 각 유전율, 복수의 가스 분출 구멍(55)의 배치를 적절하게 설정함으로써, 분출되는 활성 가스 내의 복수의 부분 활성 가스 사이에서 활성 가스 농도를 변화시킬 수 있다.
이와 같이, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 교류 전압의 인가 시에 있어서 제1 내지 제5 부분 방전 공간에서 발생하는 제1 내지 제5 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 전극 형성 방향을 따라 유전율(방전 전압 기여 파라미터)을 변화시킨 유전율 변화 구조(파라미터 변화 구조)를 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 상기 특징을 가짐으로써, 방전 공간을 복수로 분단하지 않고, 또한 고주파 전원(5)으로부터의 1종류의 교류 전압의 인가에 의해, 서로 활성 가스 농도가 다른 복수종의 부분 활성 가스를 포함하는 활성 가스를 외부로 분출할 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 실시 형태 4에서는, 한쪽의 유전체 전극인 유전체 전극(114)의 막 두께를 균일하게 할 수 있기 때문에, 종래 구조와 마찬가지로, 유전체 전극(114) 및 유전체 전극(214)은 모두 막 두께를 균일하게 할 수 있다.
그 결과, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(114)의 상면 상에 금속 전극(104H 및 104L)을 고정밀도로 형성하며, 또한 유전체 전극(214)의 하면 상에 금속 전극(204H 및 204L)을 고정밀도로 형성할 수 있다. 게다가, 스페이스적으로 유전체 전극에 두께를 갖게 하는 것이 곤란한 조건 하에 있어서도, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는 지장 없이 대응 가능하다.
또한, 실시 형태 4는, 제1 적층용 부분 유전체 전극으로서, 유전율 및 막 두께가 균일한 기존의 부분 유전체 전극(114A)을 사용할 수 있기 때문에, 기존의 유전체 전극을 사용하면서, 제2 적층용 부분 유전체 전극으로 되는 부분 유전체 전극(114B)을 새롭게 추가하는 것만으로, 유전율 변화 구조를 실현할 수 있다.
각각이 고유전율을 갖는 유전체 a 내지 유전체 e를 구성 재료로 한 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)은 판형으로 구성하여 부분 유전체 전극(114A)의 상면 상에 얹어도 되고, 유전율이 충분히 높은 경우에는, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)을 스퍼터링 등으로 부분 유전체 전극(114A)의 상면 상에 직접 성막해도 된다.
또한, 방전면으로 되는 부분 유전체 전극(114A)의 소재는, 파티클 등의 불순물을 발생시키지 않는 관점에서 고순도 알루미나 혹은 사파이어에 고정된다.
한편, 금속 전극 형성면으로 되는 부분 유전체 전극(114B)은, 방전에 노출되지 않기 때문에, 기판 오염의 관점에 있어서의 제약을 고려할 필요는 없다. 이 때문에, 부분 유전체 전극(114B)의 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)의 구성 재료로서, 유전율을 최우선하여 선택할 수 있다.
<기타>
실시 형태 1 내지 실시 형태 4에 있어서, 일반적으로 유전체 전극(111 내지 114) 및 유전체 전극(211 내지 214)의 막 두께가 너무 두꺼워지면 고주파 전원(5)으로부터 인가하는 교류 전압을 보다 높게 하지 않으면, 방전 공간에 있어서 충분한 방전 전력이 얻어지지 않게 된다. 한편, 교류 전압을 높게 하면, 많은 절연 대책이 필요해지기 때문에, 가능한 한 인가 전압의 교류 전압은 낮은 쪽이 바람직하다. 이 때문에, 제한 없이 교류 전압을 높게 할 수 없는 우려 재료가 있다.
상기 막 두께 변화 구조를 채용한 실시 형태 1 내지 실시 형태 3의 활성 가스 생성 장치는 상기 우려 재료를 갖고 있다.
한편, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치는, 유전체 전극(114 및 214)의 막 두께를 모두 균일하게 할 수 있다. 따라서, 교류 전압의 전압 레벨을 억제하고 싶은 경우에는, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)의 구성 재료로서 사용하는 유전체 a 내지 유전체 e를 모두 소정의 유전율보다 높은 고유전율 소재로 생성함으로써 해소할 수 있다. 또한, 소정의 유전율로서 비유전율=10이 고려된다.
또한, 상술한 실시 형태 1 내지 실시 형태 4에 있어서, 상기 파라미터 변화 구조(막 두께 변화 구조, 또는 유전율 변화 구조)를 유전체 전극(111 내지 114)(제1 유전체 전극)에 마련하였지만, 그것에 한정되는 것은 아니다.
즉, 유전체 전극(111 내지 114) 대신에 유전체 전극(211 내지 214)(제2 유전체 전극)에 상기 파라미터 변화 구조를 마련하거나, 유전체 전극(111 내지 114) 및 유전체 전극(211 내지 214) 모두에 상기 파라미터 변화 구조를 마련하거나 해도 된다.
또한, 유전체 전극(111 내지 114)은 하면에 아무것도 마련하고 있지 않기 때문에, 유전체 전극(211 내지 214)에 비하여, 상기 파라미터 변화 구조를 용이하게 마련할 수 있는 이점을 발휘한다. 또한, 유전체 전극(111 내지 114) 및 유전체 전극(211 내지 214) 양쪽에 상기 파라미터 변화 구조를 마련하는 경우, 한쪽에 상기 파라미터 변화 구조를 마련하는 경우와 비교하여, 방전 전압 기여 파라미터(막 두께, 유전율)의 변화를 크게 할 수 있는 이점을 발휘한다.
본 발명은 상세하게 설명되었지만, 상기한 설명은 모든 국면에 있어서 예시이며, 본 발명이 그것에 한정되는 것은 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 상정될 수 있는 것이라고 이해된다.
즉, 본 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시 형태를 자유롭게 조합하거나, 각 실시 형태를 적절하게 변형, 생략하거나 하는 것이 가능하다.
예를 들어, 실시 형태 4의 활성 가스 생성 장치에 있어서, 부분 유전체 영역(14a 내지 14e)의 막 두께를 부분 유전체 영역(14e 내지 14a)의 순으로 두껍게 하도록 하여, 상기 유전율 변화 구조 및 상기 막 두께 변화 구조의 조합 구조를 실현해도 된다.
또한, 실시 형태 3의 유전체 전극(113)에 있어서, 부분 유전체 전극(113B)의 구조를, 실시 형태 2의 유전체 전극(112)과 같이 막 두께가 단계적으로 변화하는 구조로 변경해도 된다.
1A 내지 1D: 고전압측 전극 구성부
2A 내지 2D: 접지측 전극 구성부
5: 고주파 전원
14a 내지 14e: 부분 유전체 영역
51: 쐐기형 단차 형상부
52A, 52B: 직선형 단차 형상부
55: 가스 분출 구멍
111 내지 114, 211 내지 214: 유전체 전극
113A, 113B, 114A, 114B: 부분 유전체 전극
101H 내지 104H, 101L 내지 104L, 201H 내지 204H, 201L 내지 204L: 금속 전극
301: 활성 가스 생성용 전극군
PX1 내지 PX5: 유전체 부분 영역

Claims (8)

  1. 제1 전극 구성부와,
    상기 제1 전극 구성부의 하방에 마련되는 제2 전극 구성부와,
    상기 제1 및 제2 전극 구성부에 교류 전압을 인가하는 교류 전원부를 갖고,
    상기 교류 전원부에 의한 상기 교류 전압의 인가에 의해, 상기 제1 및 제2 전극 구성부 사이에 방전 공간이 형성되고, 상기 방전 공간에 공급된 원료 가스를 활성화하여 얻어지는 활성 가스를 생성하는 활성 가스 생성 장치이며,
    상기 제1 전극 구성부는, 제1 유전체 전극과 상기 제1 유전체 전극의 상면 상에 선택적으로 형성되는 제1 금속 전극을 갖고, 상기 제2 전극 구성부는, 제2 유전체 전극과 상기 제2 유전체 전극의 하면 상에 선택적으로 형성되는 제2 금속 전극을 갖고, 상기 제1 및 제2 유전체 전극이 대향하는 유전체 공간 내에 있어서, 상기 제1 및 제2 금속 전극이 평면으로 보아 중복되는 영역이 상기 방전 공간으로서 규정되고,
    상기 제1 및 제2 금속 전극은 전극 형성 방향으로 신장하여 형성되고, 상기 원료 가스의 공급 방향은 상기 전극 형성 방향과 교차하는 방향이며,
    상기 제2 유전체 전극은,
    상기 활성 가스를 외부로 분출하기 위한 복수의 가스 분출 구멍을 갖고, 상기 활성 가스는 상기 복수의 가스 분출 구멍으로부터 분출되는 복수의 부분 활성 가스를 포함하고,
    상기 복수의 가스 분출 구멍은 상기 전극 형성 방향을 따라 형성되고, 상기 전극 형성 방향에 있어서의 상기 복수의 가스 분출 구멍의 위치에 대응하여 상기 방전 공간은 복수의 부분 방전 공간으로 분류되고,
    상기 제1 및 제2 유전체 전극 중, 한쪽의 유전체 전극은,
    상기 교류 전압의 인가 시에 있어서 상기 복수의 부분 방전 공간에서 발생하는 복수의 부분 방전 전압이 서로 다른 값으로 되도록, 상기 전극 형성 방향을 따라 방전 전압 기여 파라미터를 변화시킨 파라미터 변화 구조를 갖고,
    상기 파라미터 변화 구조에 의해, 서로 가스 농도가 다른 상기 복수의 부분 활성 가스가 상기 복수의 가스 분출 구멍으로부터 분출되는, 활성 가스 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방전 전압 기여 파라미터는, 상기 한쪽의 유전체 전극의 막 두께를 포함하고,
    상기 파라미터 변화 구조는,
    상기 전극 형성 방향을 따라 상기 한쪽의 유전체 전극의 막 두께를 변화시킨 막 두께 변화 구조를 포함하는, 활성 가스 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 막 두께 변화 구조는, 상기 전극 형성 방향을 따라, 상기 한쪽의 유전체 전극의 막 두께를 연속적으로 변화시킨 구조인, 활성 가스 생성 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 한쪽의 유전체 전극은, 상기 전극 형성 방향에 있어서, 상기 복수의 가스 분출 구멍이 마련되는 위치에 기초하여, 복수의 유전체 부분 영역으로 분류되고,
    상기 막 두께 변화 구조는, 상기 복수의 유전체 부분 영역 사이에서 막 두께를 변화시킨 구조인, 활성 가스 생성 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 한쪽의 유전체 전극은,
    제1 적층용 부분 유전체 전극과,
    제2 적층용 부분 유전체 전극을 포함하고, 상기 제1 및 제2 적층용 부분 유전체 전극은 적층되고,
    상기 제1 적층용 부분 유전체 전극은 균일한 막 두께를 갖고,
    상기 제2 적층용 부분 유전체 전극은 상기 막 두께 변화 구조를 갖는, 활성 가스 생성 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 방전 전압 기여 파라미터는, 상기 한쪽의 유전체 전극의 유전율을 포함하고,
    상기 파라미터 변화 구조는, 상기 전극 형성 방향을 따라, 상기 한쪽의 유전체 전극의 유전율을 변화시킨 유전율 변화 구조를 포함하는, 활성 가스 생성 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 한쪽의 유전체 전극은,
    제1 적층용 부분 유전체 전극과,
    제2 적층용 부분 유전체 전극을 포함하고, 상기 제1 및 제2 적층용 부분 유전체 전극은 적층되고,
    상기 제1 적층용 부분 유전체 전극은 균일한 유전율을 갖고,
    상기 제2 적층용 부분 유전체 전극은 상기 유전율 변화 구조를 갖는, 활성 가스 생성 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 금속 전극은, 평면으로 보아 상기 제2 유전체 전극의 중앙 영역을 사이에 두고 서로 대향하여 형성되는 한 쌍의 제2 부분 금속 전극을 갖고, 상기 한 쌍의 제2 부분 금속 전극은 상기 전극 형성 방향을 따라 형성되고, 상기 전극 형성 방향에 교차하는 방향을 서로 대향하는 전극 대향 방향으로 되어 있고,
    상기 제1 금속 전극은, 평면으로 보아 상기 한 쌍의 제2 부분 금속 전극과 중복되는 영역을 갖는 한 쌍의 제1 부분 금속 전극을 갖고,
    상기 복수의 가스 분출 구멍은, 상기 중앙 영역에 형성되는, 활성 가스 생성 장치.
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